摘要：固定场交变梯度加速器(FFAG)是下一代GeV/mA量级高功率加速器的可能性方案,有潜力产生平均功率高达数个兆瓦的质子束。GeV量级等时性FFAG属于圆形加速器,目前主要面临整数共振穿越和高功率束流的高效率引出两个瓶颈问题。为了解决这两项瓶颈问题,本文提出了整数共振抑制器(IRS)的概念。IRS不仅对整数共振有显著的抑制作用,还可以利用整数共振激发可控的径向振荡,扩大引出圈间距,提高引出效率。以中国原子能科学研究院提出的等时性FFAG(CYCIAE-FFAG)方案为例,IRS不仅可有效抑制整数共振引起的束流包络增长(小于5%),还可以用作引出圈间距优化(扩大至3 cm以上)。理论分析与数值模拟表明,基于IRS的设计方案有潜力成为下一代GeV/mA量级高功率圆形加速器的解决方案。

摘要：在加速器技术研究中,束流发射度是反映束流品质的重要物理参数,也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100MeV回旋加速器采用18mA强流负氢离子源来产生负氢束,为了准确测量离子源的发射度,研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪,介绍了其基本原理、机械设计和实验结果,得到了离子源的发射度信息,为100MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。

摘要：100MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速H-,引出质子束能量为75~100MeV、最大束流强度为200μA。为对束流输运线上的质子束流强度进行无阻挡实时监测,选择了直流流强监测器(DCCT),其在设计上考虑了空间限制、杂散磁场和外部高频干扰信号等因素对探头的影响。探头外采用了三重磁屏蔽设计,磁屏蔽外为1层黄铜的电屏蔽。采用了绝缘垫圈隔断束流输运线的直流导电性,束流输运线管壁通有冷却水以保证探头温度稳定。在绝缘垫圈处增加电容以满足探头对电容值的要求。采用高精度PLC-AI模块对DCCT的输出电压进行了读取。通过模拟束流的实验验证表明,DCCT设计合理可行,测量结果的线性度、误差等指标符合设计要求。

摘要：100MeV强流质子回旋加速器设计的引出质子束流强为大于200μA,并计划提供脉冲束流．轴向注入系统设计有两条注入线,即1#和2#注入线．1#注入线利用负氢束的中性化以解决强流连续束流的注入,为保证达到高中性化程度,横向聚焦均采用磁元件;2#注入线的设计目的主要是提供一定流强的脉冲化束流,由于脉冲化负氢束的中性化过程难以建立,因此,横向聚焦元件均为静电元件．两条线合理的结构设计使得注入系统可方便切换运行模式．采用包含空间电荷力的光学计算程序,匹配不同中性化程度的注入束流光学特性,匹配工作的重点在于高达40°的高频相位接收度．从离子源出口到粒子加速前15圈的连续匹配计算结果表明:所设计的注入系统可有效地控制束流包络,减少束流损失; 中心区高的高频接收度使设计的100MeV质子回旋加速器具有加速强流负氢束的能力．

摘要：中国原子能科学研究院目前正在研制用于硼中子俘获治疗(BNCT)的强流质子回旋加速器,该加速器设计引出能量14 MeV、质子束流强大于1 mA。相比引出流强为400μA的PET回旋加速器,BNCT强流质子回旋加速器对中心区相位接收度和轴向聚焦的要求更高。为实现mA量级的束流的加速和引出,BNCT强流质子回旋加速器采取了增加负氢束流注入能量、增大磁铁镶条孔径、使用用于增大Dee盒头部张角的阶梯状结构及调整加速间隙的入口和出口高度等一系列中心区结构优化设计,有效地提高了中心区的相位接收度,改善了轴向电聚焦。在新的离子源注入能量下通过数值计算得到实测场下的轴向电聚焦和间隙高度的关系,选取合适的间隙高度获得最佳的轴向聚焦,从而确定了mA量级束流的注入和加速的中心区结构。同时在设计中考虑空间电荷效应的影响,计算了不同流强下的束流尺寸变化。中心区结构在实测磁场下的优化设计计算结果表明,BNCT强流质子回旋加速器中心区的束流对中好于0.5 mm,相位接收度大于40°,中心区最高可接收流强3 mA。目前,新的中心区结构已进入机械加工阶段。

摘要：介绍了紧凑型回旋加速器CYCIAE-100的特点及设计过程中重点考虑的一些物理问题,如紧凑型直边扇磁铁结构的轴向聚焦、异性高频谐振腔的设计、空间电荷效应等。研究了该加速器的调束技术,包括调束方案、诊断设备布局及径向靶测量的束流信息、物理图像。CYCIAE-100的主磁铁设计中,为降低磁铁和高频腔的加工难度而采用直边扇形磁极,为解决直边扇形磁极在大半径处的轴向聚焦力下降的问题,采用变气隙技术,从而有效提高轴向聚焦力。采用自行开发的基于PIC技术的宏离子模拟程序OPAL-CYCL进行了空间电荷效应的研究,结果表明,CYCIAE-100的极限流强为10mA。

摘要：由于BNCT回旋加速器的磁间隙极小,为满足磁场测量要求,本文设计、研制了一套用于BNCT回旋加速器磁场自动化测量的装置。测量过程由测量臂的径向运动和角向运动来实现,径向和角向的运动均采用步进电机实现,在上位软件上实现位置上的半闭环控制,最终,通过相应的控制算法,将实际径向精度稳定在±110μm以内、实际角向精度稳定在±20″以内。同时,为了缩短测磁时间,优化了运动控制算法,编写了相关控制程序和上位机操作软件,最终解决了回旋加速器测磁过程中定位精度低、耗费时间长等问题。经过多次测磁过程的验证,该系统能够进行磁场的自动测量,并且过程中也无需人工干预,工作稳定,满足测磁精度和时间的需求。

摘要：中心区模型试验装置是进行强流回旋加速器关键技术研究的实验平台.本文介绍了为该试验装置所设计的偏转板和中心区,包括物理设计的考虑、数控加工技术及安装精度的控制技术.由于电磁场的相互作用粒子在偏转板中的的轨迹为螺旋线,其电极形状复杂,加工采用四轴联动以上的数控机床完成.为满足束流动力学的需要,中心区的电极结构比较复杂而且不规则,表面光洁度要求高,另外尺寸和安装位置精度要求严格.中心区曲面电极结构由三轴联动加工中心加工完成,中心区地电极与高频D板头部的电极间隙非常重要,在安装过程中,制作了专用的"电极间隙通止规"控制电极间隙精度在±0.05mm.

摘要：目前,中国原子能科学研究院已研发出适用于PET的小型回旋加速器CYCIAE-14,为适应医院单独使用及即时药物配送中心的需求,本文对CYCIAE-14加速器开展了工程化、标准化研究:将离子源和注入线由安装于加速器上方改为下方,使加速器实现自屏蔽结构;主励磁线圈由原来几十路水电接头改为两路,提高可靠性;所有电源采用工程化设计,减小电源体积,实现紧凑、使用便捷、信号控制快速传输的功能;主真空统一采用冷泵,保证真空室的洁净度;所有线缆布置规范化、工程化;水路管道标准化、接头快捷、统一;生产靶采用大体积、高效率结构,实现国产化。并在上述工程化、标准化技术研究与实践的基础上,制定、颁布了国标GB/T34127—2017,为我国核医学“一县一科”的普及发展起助推作用。

摘要：10MeV强流回旋加速器在中国原子能科学研究院研制成功,并取得了先进的束流指标。它是国内自主研发的首台紧凑型强流回旋加速器,具有多项技术特点。在其建造、调试过程中解决了诸多技术问题,作为一个回旋加速器综合实验装置,它不但为在建的100MeV回旋加速器提供了设计验证手段,而且也是强流回旋加速器关键部件的综合实验平台。它的建造成功,为小型回旋加速器的国产化提供了技术保证,为推广加速器在我国核医学领域的应用创造了条件。本文将重点介绍它的调试过程、解决的关键问题及调试结果。